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Gwon, Jae-Gyoung,Lee, Sun-Young,Kang, Him-Chan,Kim, Jung-Hyeun 한국정밀공학회 2012 International Journal of Precision Engineering and Vol.13 No.6
For producing wood plastic composites (WPCs) having lightweight and cost efficiency, a microcellular injection foaming process is applied in our present work. Two types of exothermic foaming agents (EFA) with different range of particle size are used for formation of microcellular structure in WPCs. This research examines effects of particle size and concentration of the exothermic foaming agents on mechanical and physical properties of WPCs. The average cell size in WPCs is decreased with increasing the content of exothermic foaming agents. The large foaming agent shows small cell size compared to the small foaming agent case. Cell population density of foamed WPCs increases with increasing the EFA content, but decreases with decreasing the size of EFA. Concerning density and void fraction of foamed WPCs, the density is reduced but the void fraction is increased with increasing the EFA concentration. For the flexural strength, increment of amount of EFA decreases the mechanical strength because of the increase of cell density and void fraction. Also, the smaller size foaming agent (an AC9000 case) increases more strength due to influence of EFA size.
( Jae-gyoung Gwon ),( Dan-bee Lee ),( Hye-jung Cho ),( Sun-young Lee ) 한국목재공학회 2018 목재공학 Vol.46 No.5
셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate, CA)는 높은 투명도와 열 저항성을 갖고 있어 복합소재 개발에 많이 응용되고 있다. 본 연구에서는 CA 복합재의 기계적 강도 개선을 위해 셀룰로오스 나노크리스탈 (cellulose nanocrystals, CNCs)을 강화제로 첨가하였다. CA 수지 내부에 CNCs의 고른 분산을 위해 선 분산(predispersion)법 적용 후, 압출 및 사출하는 제조 방식으로 CA 복합재를 제조하였다. 기계적 특성 분석 결과, CNCs를 3 wt% 첨가하였을 때 강화효과(reinforcing effect)로 인해 최대 인장강도와 굴곡강도 값을 보임을 확인하였다. 열중량 분석법을 이용한 열분해 거동 분석을 통해 황산 처리된 CNCs의 첨가는 CA 복합소재의 열안정성을 약간 감소시키는 결과를 얻었다. Cellulose acetate (CA) has been widely utilized for composite materials due to its high transparency and thermal resistance. In this study, CNCs (cellulose nanocrystals) were reinforced in CA nanocomposites for fortifying mechanical properties of the composites. In addition, CA nanocomposites reinforced with CNCs were manufactured by extrusion/ injection processes applied with CNC-predispersion method for achieving a high dispersion level of CNCs in the CA matrix. According to the analysis of mechanical properties, the CA nanocomposite with 3 wt% CNCs has the highest tensile and flexural strengths due to the reinforcing effect of CNC nanoparticles. Thermogravimetric analysis (TGA) showed that the addition of acid hydrolyzed CNCs slightly lowered the initial pyrolysis temperature of CA nanocomposite.
열중량 분석기와 질량가속기를 이용한 목재·플라스틱 복합재의 목질섬유함량 분석
권재경 ( Jae-gyoung Gwon ),이단비 ( Dan-bee Lee ),조혜정 ( Hye-jung Cho ),전상진 ( Sang-jin Chun ),최돈하 ( Don-ha Choi ),이선영 ( Sun-young Lee ) 한국목재공학회 2017 목재공학 Vol.45 No.5
WPC 내 목질섬유 함량 분석은 신뢰도 높은 목재 플라스틱 복합재(WPC) 소비시장 형성을 위해 상당히 중요하다. 본 연구에서는 polypropylene과 목질섬유를 복합화한 단순 WPC 배합 조건에서 WPC 내 목질섬유 함량에 대한 분석을 TGA를 이용한 열분석 방법과 AMS를 이용한 바이오 탄소 함량 분석 방법을 통해 진행하였다. TGA를 통한 열분해 분석법은 5℃/min의 승온속도로 고분자 PP의 최대 미분 온도를 이용하여 신뢰도 높은 WPC 내 목질섬유 함량에 관한 검량선을 얻을 수 있었다. TGA와 AMS의 분석 방법 비교에 있어서는, 바이오 탄소 함량을 이용하는 AMS 분석법이 더 높은 신뢰성을 보여주었다. Determination of the wood content in wood plastic composite (WPC) is crucial to form reliable WPC market. WPC with simple formulation consisting of only two components (wood flour and polypropylene) was examined using thermogravimetric analysis (TGA) and accelerator mass spectrometry (AMS) for determining wood content in the WPC. TGA method using derivative peak temperature (DTp) of polypropylene under low heating rate (5℃/min) showed more reliable calibration curve and lower error factor compared to method of using the percentage of weight loss of wood flour. In addition, AMS using bio-based carbon content showed greater reliability for the determination of wood content in the WPC in comparison with the TGA method.
< 전시-P-36 > Biocompatible studies of injectable cellulose nanomaterials
( Sun-young Lee ),( Jae-gyoung Gwon ),( Byong-taek Lee ) 한국목재공학회 2018 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2018 No.1
Previous research on cellulose-based materials focused mainly on the characterization and industrial scale applications. The main purpose of this study is to determine the in vivo biocompatibility and biodegradation behavior of three different type nanocellulose suspensions: cellulose nano-crystal (CNC), cellulose nano-fiber (CNF) and (2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidine-1-oxyl)-oxidized cellulose nano-fibrils (TTOCNF). All nanocellulose suspensions were adjusted to closely match physiological conditions (pH 7.4-8, 36°C) and were characterized Transmission electron microscopy to check the nano-particles size structure. The nano-cellulose solutions were then check for the cells toxicity by MTT assay with fibroblast cells (L292) and rat bone marrow Mesenchymal stem cells (rBMSc), after that nanocellulose was subcutaneously injected into rats for in-vivo studies. Tissue samples containing the injected suspensions were extracted 1, 2, 4 and 12 weeks after injection and processed for histological examination. Fibrous tissue formation, blood vessel density and residual area of nanocellulose were measured using ImageJ software, immunohistochemistry was used to confirm the host immune response to nanocellulose injected. Nanocellulose exhibited a chemical and physical structure that was suitable for use as a biomaterial. Histomorphometry results demonstrated the biocompatible and biodegradable behavior of nano-cellulose. Injectable nanocellulose can be used as an implantation material in the body. The results support the use of CNC only in skin or soft tissue applications, which will fast remove materials within 1 month. Results also suggested using CNF for anti-adhesive applications and the TTOCNF for bone applications such as injectable bone substitute or 3-D scaffold for bone regeneration.
< 전시-P-107 > 합성 및 천연 가교제에 따른 CNCs 첨가 하이드로겔의 특성 변화
이단비 ( Danbee Lee ),권재경 ( Jae-gyoung Gwon ),조혜정 ( Hye-jung Cho ),이선영 ( Sun-young Lee ) 한국목재공학회 2019 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2019 No.1
가교제 종류에 따른 하이드로겔의 특성 변화를 살펴보기 위해 하이드로겔 내 나노셀룰로오스의 함량을 10 phr로 고정시킨 후 가교제의 종류를 3가지로 달리해 화학적 결합 방법으로 하이드로겔을 제조하였다. 아민 작용기를 갖는 키토산의 가교결합 촉진을 위해 schiff base 반응에 유리한 제니핀을 천연 가교제로써 적용하였으며, PVA는 수산화기를 갖고 있어 acetal 결합 촉진을 위해 글루타알데하이드를 합성 가교제로 적용하였다. 마지막 3번째 타입으로 천연 가교제와 합성 가교제를 같은 비율로 혼합해 하이드로겔을 제조하였다. 하이드로겔의 점탄성 특성 분석을 위해 레오미터를 사용해 주파수에 따른 저장 탄성계수와 손실 탄성계수 값을 측정하였다. 각각은 하이드로겔의 탄성과 점성 특성을 나타내주는 값들이다. 측정 결과 주파수 1 Hz에서 합성 가교제가 적용된 하이드로겔 대비 천연 가교제로 만든 하이드로겔에서 약 2배 높은 저장 탄성계수 값을 나타내었다. 손실 탄성계수 값도 비슷한 경향을 보였지만 저장 탄성계수와 손실 탄성계수의 비율은 천연 가교제로 가교시킨 하이드로겔이 더 높아 합성 가교제로 가교한 하이드로겔보다 더 큰 시너레시스 (syneresis) 효과를 기대할 수 있다. 아민 작용기를 포함하고 있는 키토산의 영향으로 아세탈 반응을 주로 일으키는 합성 가교제인 글루타알데하이드보다 schiff base 반응을 일으키는 천연 가교제인 제니핀이 더 견고한 가교결합을 갖는 하이드로겔의 구조를 이끈 것으로 판단된다. 하이드로겔의 물리적 특성을 알아보기 위해 변형율에 따른 특성 변화를 살펴보았다. 천연 가교제로 가교시킨 하이드로겔은 변형율에 따른 저장 탄성계수 값이 합성 가교제로 가교시킨 것보다 90% 높은 값을 나타내었다. 하지만 하이드로겔의 균열 발생이 일어나는 변형율은 합성 가교제로 가교시킨 하이드로겔이 더 높은 값을 보였는데 이는 천연 가교제로 가교시킨 하이드로겔이 상대적으로 강성은 높지만 점성 특성이 낮아 변형에 다소 약한 것에 원인이 있는 것으로 판단된다. 변형율에 따른 최대응력 값은 가교제로써 합성/천연 가교제의 복합 적용은 합성 가교제만 사용한 하이드로겔보다 높은 강성을 보이고, 천연 가교제만을 사용한 하이드로겔보다 높은 점성 특성을 가져 한 가지 가교제로만 가교한 하이드로겔의 점탄성 특성을 동시에 개선시키는 효과를 준다. 따라서, 이는 약물 전달물질, 의공학 소재 등 여러 분야로의 적용 가능성을 넓힐 수 있을 것으로 판단된다.